人表皮生长因子(hEGF)是由53个氨基酸组成的小分子多肽，分子量约为6000道而顿,等电点约为4.6,分子内有三对二硫键,因而对酸、碱、热等理化因素均较稳定。
中文名
人表皮生长因子
外文名
hEGF
组成部分
由53个氨基酸组成
用途
溃疡、各类创伤以及角膜损伤治疗
3作用机理
4内源性hEGF的提取、化学合成与基因重组hEGF
5应用前景
hEGF具有广泛的生物学效应,能极强地促进各种表皮组织生长,在医学上己用于烧烫伤、溃疡、各类创伤以及角膜损伤等的治疗。EGF还能促进正常表皮细胞的新陈代谢,添加到美容护肤品中可以达到美白、抗皱、延缓衰老的作用。20世纪80年代前,hEGF的来源主要是通过组织和体液提取,由于hEGF的含量极微,造成提取成本高且产品纯度低,使hEGF的应用受到了限制。80年代以后，随着基因工程技术的发展，人们通过基因重组技术，利用大肠杆菌、酵母菌等生产hEGF获得了成功，为工业化生产基因重组人表皮生长因子打下了基础。
1960年,Cohen用羧甲基纤维素从小鼠颌下腺分离纯化神经生长因子(NGF)时,发现另一类促进新生小鼠出牙和睁眼的“Tooth-Factor”,后改名为EpidermalGrowthFactor(EGF)。随后,在人尿、大白鼠、猪等中均发现了各种各样的表皮生长因子hEGF、mEGF和g-PEGF。1979年,CarpenterG等报道了hEGF的氨基酸残基组成。同年,Gregory从人尿中发现了能抑制胃酸分泌的胃抑素(Urogastrone),其实与hEGF为同一物质。1986年,Cohen由于在hEGF的杰出贡献而荣获诺贝尔医学与生理学奖。不同来源的EGF的结构略有差异,一般同源性在70%左右。天然hEGF是人生长因子中的一种,是由53个氨基酸组成的相对分子质量为6045的小分子多肽。多肽链上N-端为天冬酰酸,C-端为精氨酸,等电点412,粒比体积01710cm3/g。hEGF分子具有较高稳定性,二硫键是hEGF生物活性所必须的结构。hEGF二级结构只有β-折叠,构成残基1-33的N-端结构域和34-53的C-端结构域。多肽链上几乎所有残基的芳香侧链都在分子表面成簇存在,形成疏水的袋。
在过去30年中,有关hEGF及hEGF受体(EGFR)的研究揭示了hEGF在控制正常细胞生长和伤口愈合中的分子机理。其作用机理是当hEGF与特异的跨细胞膜表面的EGFR结合后,刺激了EGFR复合物中的酪氨酸激酶的活性,通过EGFR复合物的自磷酸化作用,在细胞内形成快速的信息传递网络,激活蛋白酶和磷酸酯酶等的一系列生化反应,促进体内Ca2、K和糖等低分子物大量进入细胞内(主动运输),糖酵解量增大,RNA与蛋白质合成增多,作用一段时间后,EGFR复合物开始促进DNA合成,并由此趋向刺激内皮细胞、单核细胞等多种细胞分裂、增殖和分化,使之向创伤部位迁移,加速启动创伤组织再生、修复和胞外间质形成。另一方面,hEGF能增加其他内源性生长因子,促进羟脯氨酸合成,调节胶原酶和胶原的合成、分泌和沉淀,调节胶原降解,使胶原纤维以线性方式排列,增强创面抗张程度,减少疤痕形成,提高愈合质量。
研究表明,表皮内、中、外3个胚层的细胞均有EGFR存在。人的角质细胞、层细胞和纤维细胞等正常细胞均有特异性的EGFR。人的表皮成纤维细胞有4×105个～10×105个EGFR结合部位,这从理论上为人体皮肤细胞吸收hEGF提供依据。但这种作用具有别靶向性(即:靶细胞为上皮细胞、内皮细胞和成纤维细胞等)和实时性。
人的尿、血液、乳汁及胃液等中含内源hEGF大约为50ng/mL[10],且常与EGFR结合,因此从自然来源中提取hEGF相当困难,仅限用于理论研究。规模生产hEGF有2种途径:一是固相化学合成法,但因为hEGF中含3个二硫键和多种官能团的氨基酸的残基,所以合成产物纯度与产率不高,无法工业化生产。另一种方法是利用基因工程技术生产hEGF。基因重组hEGF的基本策略是首先从CDNA基因文库中探测并分离出hEGF目的基因;其次将目的基因克隆至如pETAC质粒上,构建强启动子下的含hEGF目的基因质粒;然后将质粒转化至基因工程菌中筛选、培养和表达hEGF，并分离纯化hEGF。产物hEGF主要存在3种表达形式:①是细胞内以融合蛋白形式表达,鉴于hEGF在胞内以包涵体形式存在,在分离中需破裂细胞,导致纯化困难,且产量低;②是在细胞周质中表达,主要是将大肠杆菌(E1coli)的碱性磷酸酶的信号肽与hEGF基因相连,最高表达水平为300mg/L～400mg/L;③是细胞外表达,主要利用细胞外膜蛋白信号肽基因优化、构建质粒,产物表达水平为0.25g/L～1.10g/L。胞外分泌型表达是目前最先进的且适于工业化的表达方式。
表皮生长因子（EGF重组人表皮生长因子）的三大难题是怎么突破的
中国科学院遗传研究所研究员汤懋竑教授历经无数次试验，用国际首创的“汤氏芽胞杆菌”对EGF重组人表皮生长因子进行完全表达，生产出结构和生物活性等方面与人体内源表皮生长因子高度一致的高活性（每瓶含30000以上国际单位活性）、真空封存的EGF重组人表皮生长因子冻干粉。
这项高科技生物基因技术成果攻克了困扰科学界40多年的世界难关，实现了EGF重组人表皮生长因子的规模化生产，百胜斯成为世界上最大的EGF重组人表皮生长因子生产基地，其生产技术和规模超过了美国等发达国家，居世界首位。
这种规模化的提取极大的降低了生产成本，彻底解决了影响EGF重组人表皮生长因子推广的三大难题，使EGF重组人表皮生长因子这一荣获诺贝尔奖的成果开始真正走进普通老百姓，应用于大众美容。
烟台康达尔采用了冷冻干燥技术将EGF重组人表皮生长因子制备成冻干粉，配制相匹配的溶媒，有效的解决了EG重组表皮生长因子在常温下易失活的问题。与同类EGF重组人表皮生长因子产品比较，该产品最大的特点是：克服EGF重组人表皮生长因子常温保存不能超过七天的限制，可在常温下保存两年。[1]
EGF不仅具有促进皮肤和黏膜创伤的愈合、防治溃疡及消炎镇痛等方面的作用,而且能有效地促进和调节表皮细胞的生长与增殖。因此,EGF对保护和疗养皮肤、黏膜具有十分独特的功效。除了用于各种医疗药品(如:国家一类新药外用冻干鼠表皮生长因子,表皮生长因子滴眼液,外用冻干重组人表皮因子制剂等)外,EGF在护肤保健化妆品中也具有广泛的应用价值和市场前景。
比天然内源hEGF相对价廉的基因重组hEGF更适合用于护肤美容化妆品中。添加了hEGF(一般为1×10-6～1×10-4)的美容化妆品可促进皮肤新细胞的产生,同时增加其他内源性生长因子的含量,促进细胞分泌透明质酸和糖蛋白,合理调整皮肤结构,延缓皮肤衰老,减少皱纹,抑制粉刺和青春痘生长并具有增白等作用。研究还发现含hEGF美容化妆品能使受损皮肤快速修复,使皮肤青春光润,富有弹性。比如,含hEGF的保养护肤品———酵素洁面乳的配方为(w/%):氢化羊毛酯1.5,甘油6,金楼梅提取液6,柠檬酸0.01,增溶剂0.1,香精0.1,hEGF粉末0.00001,纯净水加至100。
在重组的胞外分泌型高产量质粒表达hEGF技术的基础上,浙大生物工程所试开发了含重组hEGF的保养护肤化妆品和重组hEGF美容因子(冻干粉),经应用试验表明产品在消除细小皱纹、预防皮肤老化、保持皮肤润泽、柔软与富有弹性等方面具有显著效果。另外含hEGF的发用化妆品能刺激头皮血液循环,改善表皮供养源,防止头发干涩、枯黄与异常脱落。
经美国柏玫思生物科技研究所研究发现hEGF与肽类化合物和透明质酸等保湿因子具有优良的正协同作用,因此在配制含hEGF化妆品中应考虑添加天然肽和透明质酸,起到保护hEGF生物活性、提高hEGF透渗性和有利皮肤吸收hEGF的作用。研究也表明,hEGF的用量应控制合理范围,对表皮肿瘤及其引起的溃疡坏死患者禁用。
hEGF是目前发现的热、酸稳定性最高的生物活性多肽之一,hEGF半衰期较长。在我国美容化妆品市场快速增长的良好态势下,含hEGF美容化妆品具有广阔的市场潜量,由此引入生物美容的新观念与新时尚,引发美容化妆品行业的又一次革命。
参考资料
1.表皮生长因子（EGF重组人表皮生长因子）的三大难题是怎么突破的？．新浪．2013-03-12[引用日期2015-03-10]
